VGA разъем

Малогабаритный VGA разъем, предусмотренный на графических адаптерах, предназначен для подключения проекторов или аналоговых мониторов. Стандарт разработали в 80-е годы прошлого столетия. Он учитывал конструктивные особенности оборудования с электронно-лучевой трубкой. По мере разработки усовершенствованных мониторов на видеокартах появились другие штекеры, но продолжается выпуск переходников.

Что такое VGA

Аналоговый порт VGA представляет собой разъем трапециевидной формы с закругленными углами, в котором находятся 15 контактов. Колодка используется для подключения оборудования (например, мониторов) к видеокарте. Круглые штекеры разделяются между собой пластиковым изолятором. По бокам от колодки располагаются винты для фиксации ответной части шнура монитора. На ноутбуках и планшетах компании Apple встречается разъем Mini VGA, модернизированная колодка встречается на некоторых изделиях компании Samsung.

История появления стандарта

Интерфейс Video Graphics Array был представлен компанией IBM в 1987 г. на стационарных компьютерах серии PS/2. Разработчики использовали для трансляции цветовой информации аналоговый канал. Этот канал позволил сократить количество проводников в коммутационном кабеле. Создатели частично использовали наработки американской компании ITT, которая с 1952 г. использовала для коммутации графического интерфейса коннекторы с металлическими контактами. Интерфейс Video Graphics Array предусматривает использование разъема стандарта DB-15 с 15 контактами.

Новый стандарт поддерживал максимальное разрешение экрана 640х480 точек и позволял отображать 16 цветов. По мере появления новых мониторов появился модернизированный протокол SVGA. А он уже поддерживает вывод изображения разрешением 800х600 точек с использованием до 16 млн цветов. Дальнейшее развитие техники позволило наращивать разрешение, но название формата осталось неизменным. Развитие интерфейса прекратилось в 2010 г., когда консорциум крупных производителей электроники постановил полностью перейти на цифровые разъемы к началу 2015 г.

Основные характеристики

Официальная спецификация предусматривает передачу изображения разрешением до 1280х1024 точки. Но неофициальные релизы поддерживают формат Full HD (1980х1080) или 2048х1536 точек. Но по мере роста разрешения увеличивается нагрузка на порты. А это приводит к появлению артефактов. Например, искаженных или размытых участков изображения. Протокол поддерживает частоту обновления картинки до 70 кадров в секунду, возможна реализация разделенного экрана.

Пятнадцать важных контактов

Схема разъема предусматривает 15 выводов. При этом колодка стоит меньшей гранью вниз, контакты перечислены слева направо и вниз по рядам:

• Red — отвечает за вывод сигнала красного цвета;
• Green — аналогично, но для зеленого канала;
• Blue — аналогично для синего цвета;
• ID2 — выход для второго бита идентификатора дисплея (ID монитора). После разработки стандарта обмена данными E-DDC штекер стал резервным (Res);
• Gnd — заземление для синхронизации по горизонтали;
• Red_Rtn — отдельное заземление для линии вывода красного цвета;
• Green_Rtn — аналогично для зеленого канала;
• Blue_Rtn — аналогично для линии отображения синего цвета;
• Key или Pwr — ключ, который не использовался до момента принятия стандарта E-DDC. А позднее стал применяться для подачи положительного сигнала постоянного тока напряжением 5 В;
• Gnd — заземление для интерфейса E-DDC и блока синхронизации по вертикали;
• ID0 — выход для нулевого бита идентификатора дисплея (ID монитора). После разработки стандарта обмена данными E-DDC штекер стал резервным (Res);
• ID1 — выход для первого бита идентификатора дисплея (ID монитора). После внедрения стандарта DDC2 стал обозначаться SDA (служит для работы асимметричной шины);
• HSync — управление синхронизацией в горизонтальном направлении;
• VSync — управление синхронизацией в вертикальном направлении;
• ID3 — выход для третьего бита идентификатора дисплея (ID монитора). После внедрения стандарта DDC2 стал обозначаться SDA (служит для работы асимметричной шины);

Развитие разъема

Распиновка VGA разъема со временем практически не изменилась, с появлением протоколов E-DDC и DDC2 немного скорректировали распайку выводов, переведя часть штекеров в резервные. Колодка усовершенствованного стандарта Super Video Graphics Array сохранила 15 выводов и конфигурацию предшественника. В графических адаптерах установлена микросхема, в которой записан VGA Bios, содержащий информацию о поддерживаемых разрешениях (с учетом частоты обновления) и совместимых мониторах.

Протокол DDC или Display Data Channel предусматривает опрос монитора компьютером. На основании полученной информации определяется модель подключенного устройства. А также назначается оптимальное разрешение (с соблюдением формата изображения). Информация программируется производителем дисплея в специальную ячейку памяти. Помимо поддерживаемых разрешений, имеются данные о дате выпуска. А также приводятся серийный и идентификационный номера. При отключении DDC сигнал разъема VGA соответствует компонентному потоку формата RGBHV.

В профессиональном оборудовании вместо стандартного 15-контактного штекера VGA применяются кабели, состоящие из 5 шнуров с разъемами BNC. Выведение цветовых каналов и линий синхронизации в отдельные кабели позволяет повысить качество транслируемого изображения. Стандарт позволяет передавать информацию на увеличенное расстояние без появления помех или снижения разрешения. Реализована поддержка нестандартных разрешений (например, 1152х970 точек, что соответствует соотношению сторон 6:5).

Разъем с большим потенциалом

Изначально стандарт предусматривал использование мониторов с электронно-лучевой трубкой. Доработки позволили коммутировать жидкокристаллические дисплеи с увеличенным разрешением и повышенной частотой обновления. Для снижения помех стала использоваться экранирующая оплетка. Но при подключении устройств ЖК не рекомендуется использовать длинные шнуры. Потому что с ростом расстояния между компьютером и экраном качество изображения ухудшается.

Ступени развития стандарта:

• формат VGA, предусматривает поддержку разрешения до 640х480 точек;
• стандарт SVGA, отличается разрешением, увеличенным до 800х600 пикселей;
• формат XGA, позволивший увеличить параметр до 1024х780 точек;
• стандарт SXGA, обеспечивающий разрешение экрана до 1280х1024 пикселей;
• формат UXGA, который предусматривал вывод картинки разрешением до 1600×1200 точек.

Кроме того, разъем используется в промышленном оборудовании и в системах видеонаблюдения. Например, существуют разветвители сигнала, позволяющие подключать к одному аналоговому порту 2 монитора. Созданы специальные переходники и конвертеры сигнала, позволяющие совместить устройства с цифровым и аналоговым выходами. Стандарт поддерживается операционными системами Windows вплоть до версии 10. Но при загрузке возможны проблемы с отображением изображения. В этом случае требуется скорректировать разрешение в сторону снижения в параметрах запуска.

Технические характеристики VGA

Колодка на графическом адаптере работает совместно с буфером, имеющим объем 256 кБ. Память позволяет сглаживать изображение и поддерживать стабильность трансляции видео. Колодка порта состоит из 15 контактов, расположенных в 3 ряда со смещением в шахматном порядке. Поскольку корпус разъема трапециевидной конфигурации, то ошибочное подключение штекера исключено. При подключении круглые контакты соединяются с пружинными ответными элементами, а винты повышают надежность коммутации.

Основные преимущества технологии:

• широкое распространение (большинство видеокарт и мониторов, выпущенных до 2010 г. оснащено таким портом);
• возможно подключение к аналоговому разъему цифрового оборудования с помощью конвертеров сигнала или переходников;
• допускается передача видеосигнала в высоком разрешении.

Недостатки:

• невозможна одновременная трансляция звука и видео;
• ограниченное максимальное разрешение;
• появление помех при использовании кабеля с плохой экранировкой;
• нет поддержки цифрового оборудования.

VGA контакты

Расположенные в колодке контакты позволяют передавать сигнал, разделенный по 3 цветам (синий, зеленый и красный). Предусмотрены выходы управления синхронизацией в вертикальном и горизонтальном направлении. Колодка содержит контакты, позволяющие идентифицировать монитор. А информация считывается графическим адаптером, который не позволит выбрать не поддерживаемые режимы работы (или повышенную частоту обновления).

Папа и мама VGA соединения

Разделяют штекеры нескольких категорий:

• колодки типа «мама», оснащенные резьбовыми втулками и разъемом для подключения ответной части;
• коннекторы типа «папа», оборудованные винтами и 15-контактным штекером, который может соединяться с колодкой типа «мама».

Преобразователи VGA, HDMI и DVI

Для коммутации мониторов и иного периферийного оборудования используется штекер VGA или VGA переходник, позволяющий подсоединить устройства с портами HDMI или DVI. В зависимости от типа цифрового разъема в составе переходника могут использоваться электронные контроллеры. Например, при конвертации сигнала VGA или DVI в формат HDMI. Пользователь подбирает узел с учетом портов, используемых на графической карте. При этом следует учитывать, что стандарт HDMI обладает электрической совместимостью с DVI-D и DVI-I, что упрощает конструкцию адаптера.

Преобразователи VGA и HDMI

Конвертер используется для коммутации жидкокристаллического монитора или телевизора, имеющего цифровой разъем HDMI, к видеокарте старого образца. Интерфейсы отличаются форматом сигнала, цифровой стандарт поддерживает трансляцию видео и звукового сопровождения. Кроме того, протоколы обеспечивают вывод изображения с различным разрешением. Для коммутации используется специальный HDMI-VGA адаптер со встроенным электронным конвертером сигналов.

Устройство вставляется в разъем графического адаптера. И одновременно подключается звуковая карта компьютера (через стандартный штекер 3,5 мм Jack). Сигнал обрабатывается контроллером. А для работы устройства необходимо подать питание от внешнего блока или через разъем USB. На телевизионный приемник или монитор подается цифровой сигнал, который содержит видео и параллельное звуковое сопровождение. Устройства не требуют установку драйверов и позволяют вывести изображение стандарта 1080р. В этом случае максимальное разрешение на входе составляет 1920х1200 точек.

Встречается оборудование, оснащенное акустическими разъемами типа 2хRCA. При этом на корпусе предусматривается кнопка включения или отключения протокола HDCP, обеспечивающего защиту контента. Существуют обратные конвертеры, позволяющие подключить к цифровому порту видеокарты монитор старого образца. В конструкции устройства предусмотрен акустический вывод (3,5 мм Jack) для коммутации колонок или наушников. Питание осуществляется от цифрового разъема, дополнительные провода в конструкции отсутствуют.

Преобразователи VGA и DVI

Компактный переходник DVI-VGA позволяет коммутировать жидкокристаллические мониторы к графическим адаптерам старого образца. Конвертер также может работать в обратную сторону. Электроника внутри блока не предусмотрена, что обуславливает низкую стоимость изделий. Переходник оснащен пластиковым корпусом, на котором предусмотрены винты крепления к видеокарте и шнуру монитора.

При покупке преобразователя следует учитывать стандарт разъема DVI. Эти стандарты отличаются по формату сигнала и направляющему ключу в колодке. Например, преимуществом цифрового формата DVI-D является повышенное до 2560х1600 точек разрешение картинки. Кроме того, существуют аналоговый интерфейс DVI-A. А также комбинированный разъем DVI-I, позволяющий передавать аналоговый или цифровой сигнал. На видеокартах встречается колодка формата DVI-D. Изредка встречается порт DVI-A, в котором предусмотрены дополнительные 4 контакта для аналогового сигнала.

Если планируется подключить монитор к разъему DVI-A, то переходник не содержит электронику и не требует питания. Конвертер для DVI-D оборудован микропроцессором, который требует дополнительное питание (адаптер входит в комплект поставки). Устройства могут оборудоваться удлинительным шнуром длиной до 1800 мм. Следует учитывать, что преобразователь может перерабатывать сигнал только в одном направлении, универсальные устройства не выпускаются.

Подробнее о конвертерах VGA

Другие разновидности преобразователей сигнала:

1. Переходник USB-VGA позволяет выводить графическое изображение на проекторы или телевизоры, разрешение составляет 1920х1080 точек при поддержке протокола USB 3.0. Стандарт USB 2.0. предусматривает трансляцию изображения разрешением 800х600 точек. Конвертер содержит электронный преобразователь, внешнее питание не требуется. Длина шнура не превышает 200 мм. При этом производители заявляют максимальную скорость передачи сигнала на уровне 5 ГБит в секунду.
2. Оригинальный переходник Scart VGA предназначен для вывода графического изображения на экраны телевизионных приемников через штекер Scart (встречается на оборудовании с электронно-лучевой трубкой и с жидкокристаллической панелью). Поскольку в колодке Scart предусмотрены акустические контакты (стерео), то требуется вывести сигнал и от звуковой карты компьютера. Допускается трансляция на телевизор только видеосигнала, звук воспроизводится акустической системой, подключенной к звуковой карте.
3. Преобразователь BNC-VGA предназначен для конвертации сигнала BNC и S-video, что позволяет просматривать изображение на стандартном мониторе. Устройство используется в сетях наблюдения. А в конструкции блока предусматривается кнопочный переключатель, позволяющий выбирать источник сигнала без переключения кабелей. Имеется функция выбора формата изображения. Для работы оборудования требуется подключить блок питания. При этом максимальное разрешение изображения составляет 1280х1024 точек при частоте обновления 60 FPS.
4. Переходник типа VGA-тюльпан предназначен для коммутации к компьютеру или ноутбуку телевизионного приемника, оборудованного штекером S-Video и колодками типа «тюльпан». По отзывам пользователей, конвертер с VGA на тюльпан не отличается высокой защищенностью от помех. И к тому же требует специальных драйверов для графического адаптера, оптимизированных под использование телевизора. Целесообразнее приобрести видеокарту с интегрированным заводским портом S-Video, позволяющим выводить сигнал с повышенным качеством.
5. Преобразователи сигнала VGA-RCA позволяют подключить внешние проигрыватели. Или спутниковые тюнеры, оснащенные компонентными выходами видео к проектору, оборудованному аналоговой 15-контактной колодкой. При этом порты RCA отсутствуют.
6. Компактный переходник DisplayPort-VGA позволяет подсоединять старые мониторы к новым графическим адаптерам. Стандарт DisplayPort предусматривает поддержку разрешения до 8К (7680х4320 точек) с возможностью коммутации до 4 дисплеев.

Подробнее о кабельных преобразователях

Наиболее распространенные версии кабельных преобразователей:

1. Переходник VGA-VGA или «мама-мама» используется для соединения 2 кабелей (например, при удлинении магистрали). Для фиксации штекеров проводов на обеих сторонах коммутатора предусмотрены резьбовые втулки. Изделия используются для подключения проекторов, установленных под потолком помещения. Но при этом необходимо использовать кабели с улучшенной защитой от помех.
2. Компактный разветвитель VGA на 2 монитора (или сплиттер) позволяет выводить изображение на 2 дисплея. Устройство используется при проведении лекций, позволяя отображать картинку для докладчика и аудитории через проектор. Недостатком изделий является падение яркости транслируемого изображения из-за повышенной нагрузки на разъем графической карты.
3. Удлинитель VGA по витой паре позволяет транслировать изображение на большое расстояние, кабель UTP имеет защиту от помех. Экран витой пары подключается к линиям заземления цветовых каналов, линий синхронизации по вертикали и горизонтали. А также к металлическому корпусу колодки. Изделие может использоваться для коммутации регистраторов, оборудованных аналоговыми выходами, к монитору. Поскольку в кабеле UTP имеется всего 8 жил, то часть контактов из разъема остается незадействованной.
4. Переходник VGA-VGA или «папа-папа» предназначен для соединения кабелей при выводе разъема на расстояние. Например, к месту установки проектора или иного устройства.
5. Переходник VGA-VGA или «мама-папа» рассчитан на изготовление удлинителей, в конструкции которых предусматриваются ферритовые элементы. И эти элементы обеспечивают защиту кабеля от воздействия внешних электромагнитных помех.

VGA и Mini VGA

На компьютерах Apple Mac или ноутбуках ряда производителей встречается колодка аналогового формата Mini с 14 контактами. Она не смогла набрать популярность среди пользователей. А затем ее вытеснили разъемы цифрового стандарта. При этом монитор подключается с помощью шнура, оснащенного малогабаритным разъемом. К тому же существуют адаптеры, позволяющие коммутировать оборудование со стандартной колодкой. Конвертеры рассчитаны на максимальное разрешение 1920х1080 точек при частоте обновления кадров до 60 FPS.